THIẾT kế cầu dầm giản đơn liên hợp thép BTCT, 22TCN 272 05, l=40m

- Giai đoạn 2: Sau khi dỡ đà giáo thì trọng lượng của kết cấu nhịp mới truyềnlên các dầm chủ, mặt cắt làm việc trong giai đoạn này là mặt cắt liên hợp.. Xác định đặc trưng hình học mặt c

Trang 1

1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

+ Bề rộng toàn cầu: Bcau= Bxe +2 ble +2 blc Bcau = 9 m

1.2 Vật liệu chế tạo dầm

- Cốt thép chịu lực bản mặt cầu:

+ Cường độ chảy quy định nhỏ nhất: fy = 250 MPa

- Vật liệu bê tông chế tạo bản mặt cầu:

+ Cường độ chịu nén của bêtông tuổi 28 ngày: '

c

+ Trọng lượng riêng của bêtông: c = 24 kN/m3

+ Môđun đàn hồi của bêtông: '

c 5 , 1 c

c 0,043 f

- Vật liệu thép chế tạo dầm Thép hợp kim M270 cấp 345W

+ Giới hạn kéo đứt của thép: fu = 450 MPa

+ Môđun đàn hồi của thép: Es = 200000 MPa

- Liên kết dầm :

+ Liên kết dầm chủ bằng bu lông cường độ cao

+ Liên kết mối nối dầm bằng bu lông thường

- Mặt cắt ngang dầm chữ T ( dầm I không đối xứng)

- Liên kết ngang: Có bố trí dầm ngang

1.3 Các hệ số tính toán

- Hệ số tải trọng:

+ Tĩnh tải giai đoạn I: 1 = 1,25 và 0,9

+ Tĩnh tải giai đoạn II: 2 = 1,5 và 0,65

+ Hoạt tải HL93 và đoàn người: h = 1,75 và 1,0

Trang 2

- Hệ số xung kích: 1+ IM = 1,25

- Hệ số làn (do thiết kế 2 làn): m = 1,0

Trang 3

2 CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP

2.1 Chiều dài tính toán KCN

- Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp: Lnh = 40 m

- Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: a = 0,4 m

- Chiều dài tính toán nhịp: Ltt= Lnh - 2.a Ltt = 39,2 m

2.2 Lựa chọn số dầm chủ trên mặt cắt ngang

2.3 Quy mô mặt cắt ngang cầu

Lí p bª t«ng b¶o vÖ dµy 4cm

Lí p phßng n í c dµy 1cm B¶n mÆt cÇu dµy 20cm

Lí p mui luyÖn dµy 2-13cm

Lí p bª t«ng nhùa dµy 5cm

Hình 1 Cấu tạo kết cấu nhịp

- Các kích thước cơ bản của mặt cắt ngang cầu:

+ Bề rộng chân lan can: bclc = 2x50 cm

Trang 4

2.4 Chiều cao dầm chủ

- Chiều cao dầm chủ được lựa chọn phụ thuộc vào:

+ Chiều dài nhịp tính toán

+ Số lượng dầm chủ trên mặt cắt ngang

+ Quy mô tải trọng khai thác

- Xác định theo điều kiện cường độ

- Xác định theo kinh nghiệm

- Ngoài ra việc lựa chọn dầm thép cần phải phù hợp với bề rộng của các bảnthép hiện có trên thị trường để tránh việc phải cắt bản thép một cách hợp lý

- Trong bước tính toán sơ bộ ta chọn chiều cao dầm thép theo công thức:

+ Chiều cao toàn bộ dầm thép: Hsb = 140 + 4 + 4 = 148cm

2.5 Cấu tạo bản bêtông mặt cầu

- Kích thước của bản bêtông mặt cầu được xác định theo điều kiện bản chịu uốndưới tác dụng của tải trọng cục bộ

- Chiều dày bản thường chọn ts = (16  25) cm

- Theo quy định của 22 TCN 272 - 05 thì chiều dày bản bêtông mặt cầu phải lớnhơn 175 mm, đồng thời còn phải đảm bảo theo điều kiện chịu lực

=> Ở đây ta chọn ts = 18 cm

- Bản bêtông cấu tạo vút dạng đường vát chéo để tăng khả năng chịu lực củadầm và tạo ra chỗ để bố trí neo liên kết

- Kích thước cấu tạo bản bêtông mặt cầu:

Trang 5

Hình 2 Cấu tạo bản bêtông mặt cầu

+ Tổng chiều dày bản cánh chịu nén: tc = 4 cm

- Cấu tạo bản cánh dưới hay bản cánh chịu kéo:

Trang 6

- Tổng chiều cao dầm thép: Hsb = 148 cm

- Cấu tạo bản bêtông:

- Chiều cao toàn bộ dầm liên hợp: Hcb = 148+18+12 = 178 cm

Trang 7

3 XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ

3.1 Các giai đoạn làm việc của cầu dầm liên hợp

3.1.1 Trường hợp 1: Cầu dầm liên hợp thi công theo phương pháp lắp ghép hay

lao kéo dọc không có đà giáo hay trụ đỡ ở dưới Trong trường hợp này dầm làmviệc theo 2 giai đoạn:

Hình 4: Thi công kết cấu nhịp theo phương pháp lao kéo dọc

- Mặt cắt làm việc:

Hình 5a Mặt cắt dầm tính toán giai đoạn I

- Giai đoạn I: Sau khi thi công xong dầm thép.

+ Mặt cắt tính toán: Là mặt cắt dầm thép

+ Tải trọng tính toán:

Trang 8

1 Trọng lượng bản thân dầm.

2 Trọng lượng hệ liên kết dọc và hệ lien kết ngang

3 Trọng lượng bản bêtông và những phần bêtông được đổ cùng với bản

- Giai đoạn II: Khi bản mặt cầu đã đạt cường độ và tham gia làm việc tạo hiệu

Trang 9

Hình 6 Thi công kết cấu nhịp trên đà giáo cố định

Trang 10

- Giai đoạn 1: Trong quá trình thi công thì toàn bộ trọng lượng của kết cấu nhịp

và tải trọng thi công sẽ do đà giáo chịu, như vậy giai đoạn này mặt cắt chưa làmviệc

- Giai đoạn 2: Sau khi dỡ đà giáo thì trọng lượng của kết cấu nhịp mới truyềnlên các dầm chủ, mặt cắt làm việc trong giai đoạn này là mặt cắt liên hợp Nhưvậy tải trọng tác dụng lên dầm gồm:

+ Tĩnh tải giai đoạn I

+ Tĩnh tải giai đoạn II

bt2

D.t

D2

tH.t

b

t t t

w w w

c sb c c

Trang 11

o 1

tYHt

bS

2 c 1 sb w

c 1 sb c c NC

Trang 12

Bảng tổng hợp kết quả tính toán ĐTHH mặt cắt dầm thép giai đoạn I

Mômen tĩnh mặt cắt đối với đáy dầm So 55000 cm3

Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH I-I Y1 63.95 cm

Mômen quán tính phần cánh trên Icf 1077274.14 cm4

Mômen quán tính phần cánh dưới Itf 1075079.06 cm4

Mômen quán tính của dầm thép INc 2880745 cm4

Mômen tĩnh mặt cắt đối với TTH I-I SNc 22738.61 cm3

MMQT của mặt cắt dầm đối với trục Oy Iy 135981.67 cm4

3.3 Xác định đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn II

3.3.1 Mặt cắt tính toán

- Giai đoạn II: Khi bản mặt cầu đã đạt được 80% cường độ và tham gia làm việctạo ra hiệu ứng liên hợp giữa dầm thép và bản BTCT

- Mặt cắt tính toán là: Mặt cắt liên hợp Đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn II

là ĐTHH của tiết diện liên hợp

Hình 8 Mặt cắt dầm giai đoạn II 3.3.2 Xác định bề rộng tính toán của bản bêtông

Trang 13

- Bề rộng tính toán của bản bêtông dầm biên: bs = b1 + b2 = 100+100 = 200cm

- Bề rộng tính toán của bản bêtông dầm trong: bs = 2.b2 = 2.100 = 200cm

3.3.3 Xác định hệ số quy đổi từ bêtông sang thép

Trang 14

- Vì tiết diện lien hợp có hai vật liệu thép và bê tông nên khi tính đặc trưng hìnhhọc ta phải tính đổi về một loại vật liệu Tính đổi bêtông sang thép dựa vào hệ số n

là tỷ số giữa môđun đàn hồi của thép và bêtông

+ Trường hợp mặt cắt chịu lực ngắn hạn : n

+ Trường hợp mặt cắt chịu lực dài hạn : n = 3n

- Tra bảng hệ số quy đổi từ bêtông sang thép với '

3.3.4 Xác định ĐTHH mặt cắt dầm biên

3.3.4.1 Mặt cắt tính toán

Hình 10 Mặt cắt dầm biên

3.3.4.2 ĐTHH của cốt thép trong bản bêtông

- Cốt thép trong bản bêtông mặt cầu được bố trí thành hai lưới là lưới cốt thépphía trên và lưới cốt thép phía dưới của bản Để đơn giản chỉ tính cốt thép theophương dọc cầu

Trang 15

Hình 11 Bố trí cốt thép trong bản bêtông dầm biên

- Lưới cốt thép phía trên:

+ Đường kính cốt thép:  = 12 mm

+ Diện tích mặt cắt ngang 1 thanh:

4

2.1.1416



+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: nrt = 11 thanh

+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 20mm

+ Tổng diện tích cốt thép phía trên: Art = 11.1,131 = 12,44cm2

+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên bản bêtông: art = 5cm

- Lưới cốt thép phía dưới:

4

2.1.1416



+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 20cm

+ Tổng diện tích cốt thép phía dưới: Arb = 11.1,131 = 12,44cm2

+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía dưới đến mép dưới bản bêtông: arb = 5cm

- Tổng diện tích cốt thép trong bản bêtông:

Ar = Art + Arb = 2.12,44 = 24,88 cm2

- Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép bản đến mép trên của bản bêtông:

rt s h rt rb rb h r

r

A (t t a ) A (a t ) 12,44.(18 12 5) 12,44.(5 12)Y

Trang 16

+ ts: Chiều dày bản bêtông.

+ th: chiều dầy bản vút dầm

Trang 17

3.3.4.3 ĐTHH của mặt cắt liên hợp ngắn hạn

- Mặt cắt liên hợp ngắn hạn được sử dụng để tính toán đối với các tải trọngngắn hạn như hoạt tải, trong giai đoạn này ta không xét đến ảnh hưởng của hiệntượng từ biến

+ n: Tỷ số giữa môđun đàn hồi của thép và bêtông

+ Ar : Diện tích cốt thép bố trí trong bản bêtông

+ ANC : Diện tích dầm thép

- Mômen tĩnh của bản bêtông và cốt thép bản đối với TTH I-I của tiết diện thép:

)YYH

.(

A}t

3

2YH

.b

.t

b2

ttYH

.t

b.{

n

1

S

r 1 sb r h

1 sb h h

h 1 sb h c

s h 1 sb s s

ST

64705,81488,3

Trang 18

- Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến trục II-II:

II

Y Y Z 63,95 43,48 107,43cm 

- Xác định mômen quán tính của tiết diện liên hợp:

+ Mômen quán tính của phần dầm thép:

3 s s s

2

ttZYH

.t

b12

t

b.n

1I

2 3

2ZYH

.t

b.2

ttZYH

.t

b12

t

b{n

1I

2 h 1

1 sb h h

3 h h

2 s h 1 1 sb h c

3 h c h

+ Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:

r h s

II NC

Trang 19

3.3.4.4 ĐTHH của mặt cắt liên hợp dài hạn

- Mặt cắt liên hợp ngắn hạn được sử dụng để tính toán đối với các tải trọng dàihạn như tĩnh tải giai đoạn II, co ngót, trong giai đoạn này ta phải xét đến ảnhhưởng của hiện tượng từ biến

- Diện tích mặt cắt:

+ Diện tích bản bêtông:

' so

+ n : Tỷ số giữa môđun đàn hồi của thép và bêtông.'

)YYH

.(

A}t

3

2YH

.b

.t

b2

ttYH

.t

b.{

n

1

S

r 1 sb r h

1 sb h h

h 1 sb h c

s h 1 sb s s '

Trang 20

- Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện dầm thép đến trọng tâm tiết diện liên hợp (khoảng cách từ I-I đến II-II):

3 s s '

'

s

2

ttZYH

.t

b12

t

b

n

1

I

2 3

2ZYH

.t

ttZYH

.t

b12

t

b{n

1

I

2 h 1

1 sb h h

3 h h

2 s h 1 1 sb h c

3 h c '

' h

' s ' II NC

= 3276971,4 + 1202217,9+ 141998,2+ 173820,4= 4795007,9 cm4

Trang 21

- Mômen tính của bản bêtông với TTH II-II của tiết diện liên hợp:



Bảng tổng hợp kết quả tính ĐTHH của mặt cắt dầm biên

Đặc Trưng hình học của dầm biên

Đơn vị

Kí hiệu Giá trị

Mômen tĩnh của MC đv trục I-I S 1x 64705,8 S' 1x 23311,1 cm 3

Khoảng cách từ TTH I-I đến II-II Z 1 43,48 Z' 1 21,46 cm

MMQT của dầm thép với trục II-II I NC,2 4506285 I' NC,2 3276971 cm 4

MMQT của bản với trục II-II I s 1963505 I' s

120221

8 cm 4

MMQT phần vút bản với trục II-II I h 198236 I' h 141998 cm 4

MMQT của cốt thép trong bản I r 94324 I' r 173820 cm 4

MMQT mặt cắt liên hợp với trục II-II I ST 6762350 I LT 4795008 cm 4

MM tĩnh của bản vơi trục II-II S s 37389,4 S' s 18459,5 cm 4

Trang 22

3.3.5 Xác định ĐTHH của mặt cắt dầm trong

3.3.5.1 Mặt cắt tính toán

Hình 12 Mặt cắt dầm trong

3.3.5.2 ĐTHH của cốt thép trong bản bêtông

- Cốt thép trong bản bêtông mặt cầu được bố trí thành hai lưới là lưới cốt thépphía trên và lưới cốt thép phía dưới của bản Để đơn giản chỉ tính cốt thép theophương dọc dầm

Hình 13: Bố trí cốt thép trong bản bêtông dầm trong

- Lưới cốt thép phía trên:

Trang 23

4

2.1.1416



+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 20mm

+ Tổng diện tích cốt thép phía trên: Art = 11.1,131 = 12,44cm2

+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên bản bêtông: art = 5cm

- Lưới cốt thép phía dưới:

4

2.1.1416



+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 20cm

+ Tổng diện tích cốt thép phía dưới: Arb = 11.1,131 = 12,44cm2

+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía dưới đến mép dưới bản bêtông: arb = 5cm

- Tổng diện tích cốt thép trong bản bêtông:

Ar = Art + Arb = 2.12,44 = 24,88 cm2

- Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép bản đến mép trên của bản bêtông:

rt s h rt rb rb h r

r

A (t t a ) A (a t ) 12,44.(18 12 5) 12,44.(5 12)Y

Trang 24

2 s

+ n: Tỷ số giữa môđun đàn hồi của thép và bêtông

)YYH

.(

A}t

3

2YH

.b

.t

b2

ttYH

.t

b.{

n

1

S

r 1 sb r h

1 sb h h

h 1 sb h c

s h 1 sb s s

ST

64705,81488,3

3 s s s

2

ttZYH

.t

b12

t

b.n

1I

2 3

Trang 25

2ZYH

.t

b.2

ttZYH

.t

b12

t

b{n

1I

2 h 1

1 sb h h

3 h h

2 s h 1 1 sb h c

3 h c h

+ Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:

r h s

II NC

3.3.5.4 ĐTHH của mặt cắt liên hợp dài hạn

- Mặt cắt liên hợp ngắn hạn được sử dụng để tính toán đối với các tải trọng dàihạn như tĩnh tải giai đoạn II, co ngót, trong giai đoạn này ta phải xét đến ảnhhưởng của hiện tượng từ biến

- Diện tích mặt cắt:

+ Diện tích bản bêtông:

' so

Trang 26

+ Diện tích toàn bộ bản bêtông:

As’ = Aso + Ah = 3600 + 624 = 4224 cm2

+ Diện tích của mặt cắt liên hợp dài hạn:

2 s

+ n : Tỷ số giữa môđun đàn hồi của thép và bêtông.'

)YYH

.(

A}t

3

2YH

.b

.t

b2

ttYH

.t

b.{

n

1

S

r 1 sb r h

1 sb h h

h 1 sb h c

s h 1 sb s s '

Trang 27

- Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện dầm thép đến trọng tâm tiết diện liên hợp (khoảng cách từ I-I đến II-II):

3 s s '

'

s

2

ttZYH

.t

b12

t

b

n

1

I

2 3

2ZYH

.t

ttZYH

.t

b12

t

b{n

1

I

2 h 1

1 sb h h

3 h h

2 s h 1 1 sb h c

3 h c '

' h

' s ' II NC

= 3276971,4 + 1202217,9+ 141998,2+ 173820,4= 4795007,9 cm4

Trang 28

- Mômen tính của bản bêtông với TTH II-II của tiết diện liên hợp:



Bảng tổng hợp kết quả tính ĐTHH của mặt cắt dầm trong

Đặc Trưng hình học của dầm trong

Đơn vị

Kí hiệu Giá trị

Mômen tĩnh của MC đv trục I-I S 1x 64705,8 S' 1x 23311,1 cm 3

Khoảng cách từ TTH I-I đến II-II Z 1 43,48 Z' 1 21,46 cm

MMQT của dầm thép với trục II-II I NC,2 4506285 I' NC,2 3276971 cm 4

MMQT của bản với trục II-II I s 1963505 I' s

120221

8 cm 4

MMQT phần vút bản với trục II-II I h 198236 I' h 141998 cm 4

MMQT của cốt thép trong bản I r 94324 I' r 173820 cm 4

MMQT mặt cắt liên hợp với trục II-II I ST 6762350 I LT 4795008 cm 4

MM tĩnh của bản vơi trục II-II S s 37389,4 S' s 18459,5 cm 4

Trang 29

3.4 Xác định đặc trưng hình học mặt cắt dầm giai đoạn chảy dẻo

3.4.1 Mặt cắt tính toán

III III Z2 Dcp

ts bs

Y1

Z1 Dc1 Yr

Hình 14: Mặt cắt dầm giai đoạn chảy dẻo

- Giai đoạn 3: Khi ứng suất trên toàn mặt cắt đạt đến giới hạn chảy

- Mặt cắt tính toán là mặt cắt liên hợp � Đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn

3 là đặc trưng hình học của tiết diện liên hợp

- Theo tính toán ở mục 4 và 5, dầm biên là dầm bất lợi hơn Nên việc xác định đặc trưng hình học của mặt cắt dầm giai đoạn chảy dẻo chỉ tính cho dầm biên.

3.4.2 Xác định vị trí trục trung hoà dẻo của mặt cắt

- Tính lực dẻo của các phần của tiết diện:

+ Lực dẻo tại bản cánh dưới dầm thép:

Trang 30

- Vị trí trục trung hoà dẻo (PNA) được xác định như sau:

=>TTH đi qua bản bêtông

Trong trường hợp TTH đi qua bản bêtông ta phải xét thêm vị trí đó nằm ở trênhay dưới so với cốt thép trên và dưới để có công thức chính xác Trong tính toán tathường bỏ qua cốt thép bản mặt cầu do đó chỉ cần xác định TTH đi qua bản bêtông

=> Pt Pw  Pc Prb  Ps Prt Vậy TTH dẻo đi qua sườn dầm

3.4.3 Xác định chiều cao phần sườn dầm chịu nén

- Sơ đồ tính toán:

f'c fy

Z2 Dcp

ts bs

Y1

Z1 Dc1 Yr

Hình 15: Sơ đồ xác định vị trí TTH dẻo

- Chiều cao vùng chịu nén của sườn dầm được tính theo công thức:

'

yt t yc c c yr r w

cp

yw w

f A f A 0.85f f AD

+ Dw : Chiều cao sườn dầm thép (mm).

+ A A : Diện tích cánh chịu kéo và chịu nén (mmt, c 2)

Trang 31

+ Aw : Diện tích sườn dầm (mm2)

+ A r: Diện tích cốt thép dọc trong bản bêtông

+ f ,fyt yc: Cường độ chảy nhỏ nhất quy định của thép làm cánh chịu kéo vàchịu nén (Mpa)

+ f : Cường độ chảy nhỏ nhất quy định của cốt thép dọc (Mpa).yr

+ fyw : Cường độ chảy nhỏ nhất quy định của sườn dầm (Mpa).

+ fc' : Cường độ chịu nén quy định của bêtông ở tuổi 28 ngày

My = MD1 + MD2 + MAD

Trong đó:

+ MD1: Mômen uốn do tĩnh tải giai đoạn I

+ MD2: Mômen uốn do tĩnh tải giai đoạn II

+ MAD: Mômen uốn bổ xung cần thiết để suất gây chảy ở một bản biên thép.Mômen này do hoạt tải có hệ số và được tính toán theo mômen kháng uốn của mặtcắt liên hợp ngắn hạn

- Trong quá trình tính toán nội lực tại các mặt cắt ta sẽ tính được giá trị mômen

do tĩnh tải giai đoạn I gây ra là MD1, và mômen do tĩnh tải giai đoạn II gây ra là

MD2 với dầm biên:

- Ứng suất trong dầm thép do M D1 :

+ Mô men tính toán do tĩnh tải giai đoạn I: MD1= 4325,87 kN.m

+ Mô men tính toán của mặt cắt nguyên: INC = 2880745cm4

+ Khoảng cách từ TTH I-I đến mép dưới của dầm thép: b

Trang 32

+ Ứng suất tại mép dưới dầm thép:

74

- Ứng suất trong dầm thép do M D2 :

+ Mô men tính toán do tĩnh tải giai đoạn I: MD2 = 2095,71 kN.m

+ Mô men tính toán của mặt cắt nguyên: ILT = 4795007,9 cm4

+ Khoảng cách từ TTH II’-II’ đến mép dưới của dầm thép: Y'b,II=85,42cm

+ Khoảng cách từ TTH II’-II’ đến mép trên của dầm thép: Y't,II= 62,58cm

- Xác định mômen uốn bổ xung M AD :

+ Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn: IST = 6762350,2cm4

+ Khoảng cách từ TTH II-II đến mép dưới của dầm thép: ybII 107,43cm

+ Khoảng cách từ TTH II-II đến mép trên của dầm thép: t

50,2

3190949,5 319094,

Trang 33

+ Mômen uốn bổ xung MAD cần thiết để cho bản cánh dưới chảy:

0,21332144,6 133214,

- Công thức tính mômen dẻo:

MP =�P Zi i

Trong đó:

+ Pi: lực dẻo thứ i

+ Zi: Khoảng cách từ điểm đặt của lực dẻo thứ i đến TTH dẻo

- Trong phần xác định đặc trưng hình học của mặt cắt trong giai đoạn chảy dẻo

đã xác định được vị trí của TTH dẻo đi qua sườn dầm

- Giá trị mômen dẻo của mặt cắt được tính theo công thức:

2 cp

+ At: Diện tích bản cánh chịu kéo, At = 280 cm2

+ Ar: Diện tích cốt thép trong bản bêtông, Ar = 24,88 cm2

+ fy: Giới hạn chảy của thép, fy = 345 MPa = 34,5 kN/cm2

+ fyr : Giới hạn chảy của cốt thép thường, fyr = 420MPa = 42,0kN/cm2

+ f : Cường độ chịu nén của bêtông bản, c' '

c

f = 30Mpa = 3,0 kN/cm2+ Dcp: Chiều cao phần sườn dầm chịu nén, Dcp = 32,92cm

+ Zs: Khoảng cách từ trọng tâm của bản bêtông đến mép trên của dầm thép:

Trang 35

4 XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN DẦM CHỦ

4.1 Cấu tạo các hệ liên kết trong KCN

4.1.1 Hệ liên kết ngang tại mặt cắt gối

- Dầm ngang tại mặt cắt gối là chỗ đặt kích nâng hạ các cụm dầm trong quátrình thi công và sửa chữa cầu khi cần thiết Do đó liên kết ngang ở gối phải cấutạo chắc chắn hơn các mặt cắt khác, thông thường dùng các dầm I định hình:

� Chọn dầm ngang tại mặt cắt gối là dầm định hình I700:

MÆt c¾t A-A

DÇm ngang DÇm ngang

Hình 16: Hệ liên kết ngang tại mặt cắt gối

- Cấu tạo của dầm ngang như sau:

+ Diện tích mặt cắt ngang: Adn = 176 cm2

+ Mômen quán tính của mặt cắt: Idn = 134600 cm4

+ Trọng lượng trên 1m chiều dài dầm chủ: qdn = 1,38 kN/m

Trang 36

- Trọng lượng của dầm ngang trên một dầm chủ được tính bằng cách tính tổngtrọng lượng của tất cả các thanh của dầm ngang và chia đều cho mỗi dầm chủ nhânvới chiều dài dầm chủ:

+ Số mặt cắt có bố trí dầm ngang: n = 2 mặt cắt

+ Số dầm ngang trên mỗi mặt cắt: ndn = 3 dầm

+ Tổng số dầm ngang trên toàn cầu: �ndn = 2.3 = 6 dầm

+ Chiều dài mỗi dầm ngang: Ldn = 1,93

Vây, trọng lượng trên 1 m chiều dài dầm chủ:

4.1.2 Hệ liên kết ngang tại mặt cắt trung gian

- Tại các mặt cắt trung gian nếu cấu tạo dầm ngang định hình sẽ rất tốn kém Do

đó tại các mặt cắt trung gian thì hệ liên kết ngang thường được cấu tạo theo dạng

hệ gồm có các thanh thép góc Chiều cao hệ liên kết ngang: Hlkn (0,6 0,7)H� sb

- Hệ liên kết ngang trung gian có thể làm bằng thép L 100x100x10�

- Cấu tạo hệ liên kết ngang trung gian:

Hình 17: Hệ liên kết ngang tại mặt cắt trung gian

+ Khoảng cách giữa các hệ liên kết ngang: an = 3 m

+ Số hệ liên kết ngang theo phương dọc cầu là 12 hệ và số hệ liên kết ngangtheo phương ngang cầu là 3 hệ

+ Tổng số hệ liên kết ngang trung gian toàn cầu là: 12 x 3 = 36 hệ

+ Tại mỗi hệ liên kết ngang được cấu tạo có chiều cao H = 100cm, gồm 6thanh thép góc L = 100x100x10 , 2 thanh ở phía trên quay lưng vào nhau, 2 thanh ở

Trang 37

phía dưới quay lưng vào nhau và 2 thanh thép xiên liên kết trực tiếp với sườn tăngcường bản bụng.

- Cấu tạo các thép góc làm thanh ngang:

+ Chiều dày cánh thép góc: ta = 1 cm

+ Diện tích mặt cắt ngang: A = 19,20cm2

+ Trọng lượng thanh trên 1m chiều dài: q = 0,15 kN/m2

+ Mô men quán tính của một mặt cắt thanh: I = 179,00cm4

+ Chiều dài thanh ngang trên: Lnt = 2,13 m

+ Chiều dài thanh ngang dưới: Lnd = 1,93 m

=> Tổng trọng lượng các thanh ngang trong 1 hệ liên kết ngang:

+ Trọng lượng thanh trên 1m chiều dài: q = 0,15 kN/m2

+ Mômen quán tính của một mặt cắt thanh: I = 179,00cm4

=> Tổng trọng lượng các thanh xiên trong 1 hệ liên kết ngang:

Px = 2.2,21.0,15 = 0,663 kN

- Trọng lượng hệ liên kết ngang trên 1m chiều dài dầm chủ:

lkn

lkn nh

+ qlkn: Trọng lượng hệ liên kết ngang trên 1 mét dài một dầm chủ

+�Plk n: Tổng trọng lượng của các thanh trong hệ liên kết ngang

+ n: Số dầm chủ trên mặt cắt ngang, n = 4 dầm

+ Lnh: Chiều dài kết cấu nhịp, Lnh = 41 m

Trang 38

4.1.3 Sườn tăng cường dầm thép

- Cấu tạo STC dầm thép:

Hình 18a Sườn tăng cường tại gối

Hình 18b Sườn tăng cường trung gian

- Chiều dày bản thép dùng làm sườn tăng cường: t � 6mm và cụ thể như sau:

+ ts � 10mm đối với tiết diện đinh tán

+ ts � 12mm đối với liên kết hàn

=> Ở đây ta chọn sườn tăng cường có chiều dày t = 16mm

Trang 39

- Tại mặt cắt gối sườn tăng cương thường được cấu tạo có chiều dày lớn hơnhoặc cấu tạo dạng sườn kép để tiếp nhận phản lực gối Ở đây ta cấu tạo sườn tăngcường tại gối theo dạng sườn kép với khoảng cách giữa hai sườn là 100mm.

- Các sườn tăng trung gian không được liên kết hàn trực tiếp với bản cánh chịukéo để chống phá hoại liên kết giữa sườn tăng cường với bản cánh Do đó tại cácmặt cắt trừ các mặt cắt có M = 0 thì sườn tăng cường phải được hàn với một bảnđệm và bản đệm này có thể trượt tự do trên bản cánh chịu kéo của dầm

Hình 19: Liên kết STC với cánh dầm thép

- Kích thước các bản đệm:

+ Kích thước hai chiều: a,b = 30 40mm.�

+ Chiều dày bản: t = 12 20mm.�

=> Theo cấu tạo ta chọn kích thước bản đệm: 175x70x16mm

- Sườn tăng cường nên bố trí đối xứng về hai bên sườn dầm

- Kích thước của sườn tăng cường thường được chọn trước sau đó tính toántheo điều kiện ổn định cục bộ của bản bụng để xác định khoảng cách bố trí sườntăng cường Hoặc có thể bố trí khoảng cách các sườn tăng cường theo cấu tạo hệliện kết ngang và dọc cầu sau đó kiểm toán điều kiện ổn định cục bộ của bản bụng

- Cấu tạo và trọng lượng của hệ sườn tăng cường:

+ Chiều cao sườn tăng cường: hs = 140 cm

+ Chiều dày sườn tăng cường: ts = 1,6 cm

+ Bề rộng sườn tăng cường: bs = 18,5 cm

+ Khoảng cách giữa các sườn tăng cường: do = 1,5 m

+ Diện tích mặt cắt ngang sườn tăng cường: as = 18,5.1,6 = 29,6cm2

=> Trọng lượng của một thanh sườn tăng cường:

Ps = 29,6.140.10-6.78,5 = 0,33kN

- Trọng lượng của sườn tăng cường trên một dầm chủ được tính bằng cách tínhtổng trọng lượng của tất cả các sườn tăng cường trên một dầm chủ và chia đều cho

Trang 40

số dầm chủ, hay có thể tính bằng trọng lượng của 1 cặp sườn tăng cường chia chokhoảng cách giữa các sườn tăng cường :

s s

- Vị trí của hệ liên kết dọc cầu:

+ Đối với kết cấu nhịp cầu dầm thép ta cấu tạo hai hệ liên kết dọc trên vàdọc dưới nằm trên mặt phẳng song song với bản cánh trên và cánh dưới dầm thép

+ Đối với kết cấu liên hợp thép – BTCT thì bản bêtông mặt cầu đóng vai trònhư hệ liên kết dọc trên do đó trong cầu Thép – BTCT ta chỉ cần cấu tạo hệ liên kếtdọc dưới

- Cấu tạo chung:

Hình 20: Cấu tạo hệ liên kết dọc cầu

+ Hệ liên kết dọc thường được cấu tạo từ thép góc L = 100x100x10

+ Toàn cầu có 10 khoang hệ giữa các liên kết ngang, trên mỗi khoang chỉcấu tạo 3 thanh xiên có chiều dài 3,10m

+ Các thanh xiên của hệ liên kết dọc được liên kết với sườn dầm chủ thongqua các bản nút được hàn trực tiếp với dầm chủ

Định dạng
Số trang	113
Dung lượng	4,18 MB